太陽能電池配套蓄電池和負載的匹配

1、太陽能電池

太陽能電池參數(shù)有：空載電壓和短路電流，兩者乘積為太陽能電池的功率，即p=UI，p為電功率單位是瓦（W），U為電壓單位是伏（V），I為電流單位是安（A）。還有工作電壓和工作電流，工作電壓一般為空載電壓的80%-90%，工作電流一般為短路電流的80%-90%。

2、蓄電池（也稱電瓶）

蓄電池的最佳充電電流和放電電流，一般按10小時充、放電率計算。例如：10AH的電瓶，其充電電流最佳為1A，最佳放電電流也是1A。7AH的電瓶即為700mA。40AH的電瓶為4A。充、放電電流過大都會對電瓶的壽命有一定的影響。

3、太陽能電池如何給蓄電池相匹配

如：一天要把12V10AH的電瓶充滿，就可選用電壓為15V-18V，電流為1A的太陽能電池板。要是要求兩天將電池充滿，那用15V500mA的太陽能電池板就可以了。一天按太陽照射10小時計算。

如：一天要把12V40AH的電瓶充滿，可選用電壓為15V-18V，電流為4A的太陽能電池板，或選取電流為1A的電池板用四塊并聯(lián)使用。如果要求兩天將電瓶充滿，那么太陽能電池板選2A的電流即可。充電時，太陽能電池的電壓要高于電瓶電壓20%-30%。

4、太陽能電池和電瓶如何與負載匹配

如：12V10AH的電瓶充滿電后，可供12V10W的節(jié)能燈工作8小時。10W節(jié)能燈的工作電流為I=p/U，10/12=0.8A。電瓶按10小時放電率計算，正常放電電流為1A，考慮到效率問題，所以燈可以正常工作8--10小時。如用40W燈泡，電流為40/12=3.3A，那就只能工作2-3小時。

或者這樣計算，10W的太陽能電池給蓄電池充電，供10W的燈來用電，按理想狀態(tài)來講，充電10小時就能用電10小時，而實際上是達不到的，只能用7-8小時。如果用40W燈照明，那就只能用2小時了。

太陽能光伏知識

1、太陽能電池發(fā)電原理：

太陽電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。p型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成p－N結。

當光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在p-N結兩側集聚形成了電位差，當外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實質是：光子能量轉換成電能的過程。

2、晶體硅太陽電池的制作過程：

“硅”是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀科學家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維，20世紀末．我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快。生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a、提純過程b、拉棒過程c、切片過程d、制電池過程e、封裝過程。

3、太陽電池的應用：

上世紀60年代，科學家們就己經(jīng)將太陽電池應用于空間技術——通信衛(wèi)星供電，上世紀末，在人類不斷自我反省的過程中，對于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切，不僅在空間應用，在眾多領域中也大顯身手。如：太陽能庭院燈、太陽能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨立系統(tǒng)、光伏水泵（飲水或灌溉）、通信電源、石油輸油管道陰極保護、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標、高速公路路標等。在世紀之交前后期間，歐美等先進國家光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及邊遠地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)展方向。太陽電池與建筑系統(tǒng)的結合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢。

4、太陽電池基本性質：

a、光電轉換效率η%評估太陽電池好壞的重要因素。

目前：實驗室η≈24%，產(chǎn)業(yè)化：η≈15%。

b、單體電池電壓V：0.4V——0.6V由材料物理特性決定。

c、填充因子FF%：評估太陽電池負載能力的重要因素。FF=(Im×Vm)/(Isc×Voc)

其中：Isc—短路電流，Voc—開路電壓，Im—最佳工作電流，Vm—最佳工作電壓；

d、標準光強與環(huán)境溫度地面：AM1.5光強，1000W/m2，t=25℃；

e、溫度對電池性質的影響，例如：在標準狀況下,AM1.5光強，t=25℃某電池板輸出功率測得為100Wp,如果電池溫度升高至45℃時，則電池板輸出功率就不到100Wp

使用太陽能供電系統(tǒng)的相關說明

蓄電池（也俗稱電瓶）是太陽能供電系統(tǒng)的重要器件，它的主要功能，是把太陽能電池板發(fā)的電能即時儲存在電瓶內(nèi)，以供用電設備使用，蓄電池具有儲存電能和穩(wěn)定電壓的作用。

蓄電池的主要技術參數(shù)是電壓和容量。電壓是指蓄電池的額定電壓即正常工作電壓，一般有3V、6V、12V、24V、36V等。容量是指蓄電池儲存電量的能力，一般常見的有4AH、6AH、12AH、20AH、40AH、60AH、120AH等。如以40AH電瓶為例，表示以4A電流給蓄電池充電時，10小時可以充滿；若以1A電流充電，則需要40小時才能充滿。反之放電時也是如此。一般情況下，蓄電池的充放電時間，按10小時充放電率為宜。

用太陽能電池給蓄電池充電時，太陽能電池的電壓要超過蓄電池的工作電壓20%-30%，才能保證給蓄電池正常充電。如給6V蓄電池充電需要用8-9V太陽能電池，給12V蓄電池充電需要用15-18V太陽能電池。

至于用太陽能電池板給蓄電池充電時，如何匹配為好，主要是看你的實際需要。如果是用于普通家庭，即白天用太陽能給蓄電池充電，晚上照明。如：蓄電池選用40AH電瓶，太陽能電池選用305*457MM（15V400MA）10片并聯(lián)，電壓為15V、電流為4A，那么用10小時可以把電瓶充滿。若用20片并聯(lián)，用5小時可以充滿。同樣400*200MM（10W）的單晶硅太陽能板，用5片并聯(lián)，電壓為18V，電流約為4A，10小時可把40AH電瓶充滿。

太陽能電池305*457MM（15V400MA），功率約為5瓦，功率=電壓*電流（p=UI），10片并聯(lián)為50瓦，白天充電10小時充的電量為500瓦時。晚上可供100瓦燈泡，用電5小時，即用電量也為500瓦時。若使用200瓦用電器，就只能工作2.5小時。

用太陽能電池給蓄電池充電時，最好在充電電路中加一只整流二極管，以保證在晚上蓄電池不會通過太陽能電池板反向放電。若加裝上充、放電自動保護器更好，可以保證蓄電池不至于過充電或過放電，對延長蓄電池的壽命有好處，蓄電池的壽命一般為1-2年。

若要使用220V用電器，則要使用專用的逆變電源。

幾例太陽能發(fā)電供電系統(tǒng)

民用太陽能發(fā)電供電系統(tǒng)

1、5W簡易型太陽能發(fā)電照明系統(tǒng)：包括305*457MM太陽能電池板一塊，1N54043A整流二極管一只，12V7AH松下免維護電瓶一塊，12V9W節(jié)能燈一盞，白天充電一天，晚上可工作3-4小時。價格：330元/套。

2、10W簡易型太陽能發(fā)電照明系統(tǒng)：包括305*457MM太陽能電池板兩塊，1N54043A整流二極管一只，12V7AH松下免維護電瓶一塊，12V9W節(jié)能燈2盞，白天充電一天，晚上可工作3-4小時。價格：660元/套。

3、20W太陽能發(fā)電系統(tǒng)：包括多晶硅太陽能電池20W一塊，密封蓄電池：12V/20AH一塊(自備），控制器一個，12V9W節(jié)能燈2盞，300W逆變器一臺。價格：1300元/套。

4、50瓦多晶硅太陽能發(fā)電系統(tǒng)：包括多晶硅太陽能電池板50W，密封蓄電池：12V/40AH一塊（自備），控制器一臺，500W逆變器一臺。12V9W節(jié)能燈2盞。3400元/套。

5、50瓦非晶硅太陽能發(fā)電系統(tǒng)：包括非晶硅太陽能電池板50W，密封蓄電池：12V/40AH一塊（自備），控制器一臺，12V9W節(jié)能燈2盞。500W逆變器一臺。2800元/套。

6、太陽能庭院燈：包括10W晶硅太陽能電池板、12V9W節(jié)能燈、12V7AH免維護電瓶、智能光伏控制器。680元/套。

7、太陽能電源控制器：A型：有過壓、欠壓、接反、過載短路保護功能220元/臺；B型：除具有A型的全部功能外，還有光控功能，白天充電晚上自動點亮燈240元/臺。C型還有定時和紅外控制功能360元/臺。

8、系列逆變電源：70W80元，120W120元，150W140元，300W220元，500W360元。12V9W節(jié)能燈16元。

光伏獨立電站組成圖

照明相關術語

光通量：光源每秒種發(fā)出的可見光量之和，簡單說就是發(fā)光量。單位：流明（lm）

照度：單位面積內(nèi)入射的光通量，也就是光通量除以面積所得到的值。單位：勒克司（lux）。照度分為水平照度和垂直照度。水平照度為光通量入射水平表面的照度，垂直照度為光通量入射到垂直面的照度。

光強：符號I，單位坎德拉cd，說明發(fā)光體在特定方向單位立體角內(nèi)所發(fā)射的光通量

亮度：符號L，單位尼脫cd/m2，說明發(fā)光體在特定方向單位立體角單位面積內(nèi)的光通量

光效：單位每瓦流明Lm/w，說明電光源將電能轉化為光的能力，以發(fā)出的光通量除以耗電量來表示

平均壽命：單位小時，說明指一批燈泡至百分之五十的數(shù)量損壞時的小時數(shù)

經(jīng)濟壽命：單位小時，說明在同時考慮燈泡的損壞以及光束輸出衰減的狀況下，其綜合光束輸出減至一特定的小時數(shù)。此比例用于室外的光源為百分之七十，用于室內(nèi)的光源如日光燈則為百分之八十。

色溫：以絕對溫度K來表示，即將一標準黑體加熱，溫度升高到一定程度時顏色開始由深紅-淺紅-橙黃-白-藍，逐漸改變，某光源與黑體的顏色相同時，我們將黑體當時的絕對溫度稱為該光源之色溫。

光源色溫不同，光色也不同：

色溫在3300K以下，光色偏紅給以溫暖的感覺；有穩(wěn)重的氣氛，溫暖的感覺；

色溫在3000--6000K為中間，人在此色調下無特別明顯的視覺心理效果，有爽快的感覺；故稱為"中性"色溫。

色溫超過6000K，光色偏藍，給人以清冷的感覺，

a.色溫與亮度高色溫光源照射下，如亮度不高則給人們有一種陰氣的氣氛；低色溫光源照射下，亮度過高會給人們有一種悶熱感覺。

b.光色的對比在同一空間使用兩種光色差很大的光源，其對比將會出現(xiàn)層次效果，光色對比大時，在獲得亮度層次的同時，又可獲得光色的層次。

采用低色溫光源照射，能使紅色更鮮艷；

采用中色溫光源照射，使藍色具有清涼感；

采用高色溫光源照射，使物體有冷的感覺。

顯色性：光源對物體本身顏色呈現(xiàn)的程度稱為顯色性，也就是顏色逼真的程度；光源的顯色性是由顯色指數(shù)來表明，它表示物體在光下顏色比基準光（太陽光）照明時顏色的偏離，能較全面反映光源的顏色特性。顯色性高的光源對顏色表現(xiàn)較好，我們所見到的顏色也就接近自然色，顯色性低的光源對顏色表現(xiàn)較差，我們所見到的顏色偏差也較大。國際照明委員會CIE把太陽的顯色指數(shù)定為100，各類光源的顯色指數(shù)各不相同，如：高壓鈉燈顯色指數(shù)Ra=23，熒光燈管顯色指數(shù)Ra=60~90。

光效：衡量光源節(jié)能的重要指標，就是光源發(fā)出的光通量除以光源所消耗的功率。

單位：流明/瓦（lm/w）。

顯色分兩種：

忠實顯色：能正確表現(xiàn)物質本來的顏色需使用顯色指數(shù)(Ra)高的光源，其數(shù)值接近100，顯色性最好。

效果顯色：要鮮明地強調特定色彩，表現(xiàn)美的生活可以利用加色法來加強顯色效果。

眩光：視野內(nèi)有亮度極高的物體或強烈的亮度對比，則可以造成視覺不舒適稱為眩光。眩光分為失能性眩光和不舒適性眩光，眩光是影響照明質量的重要因素。

電磁干擾：氣體放電燈鎮(zhèn)流器在使用過程中，會通過輻射，傳導等方式對周圍電器產(chǎn)生干擾。

電磁噪音：可能使周圍電器工作異常甚至失控。

平均壽命：燈50%損壞時的時間。

高度對比：被識別對象和其背景亮度之差與背景亮度之比稱為亮度對比，對比影響物體的可見度。對比大的物體容易被觀察到，并在視覺上產(chǎn)生近距感和興奮感。